Способ определения шага твистирования сверхпроводящего провода

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технической сверхпроводимости. Цель изобретения - повышение точности контроля. Сигнал с измерительной катушки, соответствующий величине магнитного потока, направленного вдоль оси провода, проходит фазовращатель, делитель, согласующий малошумящий трансформатор и подается на дифференциальный усилитель, на другой вход которого подают сигнал с идентичной измерительной катушки с эталонного образца провода. В усилителе происходит сложение сигналов с эталонного и контролируемого проводов. При различии шагов твистирования возникает сигнал рассогласования, который попадает на фиксирующий прибор.

Изобретение относится к технической сверхпроводимости, а именно к способам контроля сверхпроводящих проводов. Цель изобретения - повышение точности контроля. Способ определения шага твистирования сверхпроводящего провода заключается в пропускании через контролируемый участок сверхпроводящего провода, движущегося с постоянной скоростью, стабилизированного электрического тока, измерении возникающего при этом магнитного потока и расчете шага твистирования по величине измеренного магнитного потока. При нормальных условиях удельное сопротивление сверхпроводящего материала во много раз больше удельного сопротивления меди (удельное сопротивление Nb-Ti 3·10^-5 Ом˙см, а удельное сопротивление меди 1,7˙10^-6 Ом˙см), поэтому основная часть тока течет по медной матрице сверхпроводящего провода. Поскольку в твистированном проводе медная матрица, так же, как и сверхпроводящие волокна, приобретает винтообразную форму, то при пропускании электрического тока возникает магнитный поток, пронизывающий провод вдоль его оси. Появление магнитного потока внутри сверхпроводящего провода при протекании по нему электрического тока при нормальных условиях не зависит от симметричности расположения внутренней структуры сверхпроводящего провода, поскольку винтообразную форму имеют часть токовых путей в любом твистированном проводе независимо от симметрии внутренней структуры. Следовательно, магнитный поток Ф, возникающий в сверхпроводящем проводе при пропускании через него стабилизированного электрического тока, однозначно характеризует величину шага h твистирования проводов в соответствии с соотношением Ф = , где V - амплитуда падения напряжения на участке сверхпроводящего провода длиной h; R_ш - максимальный радиус винтообразных токовых путей; ρ - удельное сопротивление меди; Z - параметр интегрирования, изменяющийся от 0 до 2R_ш. При контроле сверхпроводящего провода с приблизительно известным шагом твистирования для повышения точности целесообразно использовать известную методику сравнения с эталонным образцом с заданным шагом твистирования. По предложенному способу проводили измерения шага твистирования образцов сверхпроводящего провода диаметром от 0,5 до 0,85 мм с шагом твистирования от 3,4 до 2,5 мм и с число сверхпроводящих жил от 210 до 2970. Через образцы провода пропускали стабилизированный переменный электрический ток от источника тока, состоящего из звукового генератора ЗГ-35, усилителя "МОНО-50" типа УП-РСМ1ТУ и трансформатора ТК-20. Образцы провода пропускали с постоянной скоростью через измерительный элемент, представляющий собой многовитковую катушку из медной проволоки, намонтанной на керамическую основу, заключенную в магнитный и электростатический экраны. Сигнал с измерительной катушки, соответствующий величине магнитного потока, направленного вдоль оси провода, проходит фазовращатель, делитель, согласующий малошумящий трансформатор и подается на дифференциальный усилитель, на другой вход которого подают сигнал с идентичной измерительной катушки с эталонного отрезка сверхпроводящего провода. В дифференциальном усилителе происходит сложение (с отрицательным знаком) сигналов с эталонного и контролируемого образцов сверхпроводящего провода. При различии шагов твистирования у данных образцов возникает сигнал рассогласования, который, пройдя фазочувствительный вольтметр, дающий на выходе уже постоянное напряжение, попадает на конечный фиксирующий прибор - двухкоординатный самописец. Полученные данные используют для определения шага твистирования по предложенной формуле. Данный способ обеспечивает определение отклонения шага твистирования от эталонного с точностью < 0,5 мм в диапазоне шагов твистирования от 3 до 25 мм, что полностью подтвердилось при последующем растравливании образцов провода и определении измеренных шагов твистирования визуально при помощи микроскопа. Изобретение позволяет повысить точность определения величины шага твистирования сверхпроводящих проводов. Кроме того предлагаемый способ позволяет контролировать качество твистирования сверхпроводящего провода в процессе его изготовления и вносить необходимые корректировки в режим работы машины твистирования для улучшения качества сверхпроводящего провода.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШАГА ТВИСТИРОВАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА, при котором на контролируемом участке движущегося с постоянной скоростью сверхпроводящего провода в нормальных условиях создают электромагнитное поле, измеряют электрофизический параметр провода и по его величине делают вывод о величине шага твистирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, через контролируемый участок сверхпроводящего провода пропускают электрический ток, в качестве измеряемого электрофизического параметра используют величину возникающего при этом магнитного потока, направленного вдоль оси провода, и шаг твистирования рассчитывают из соотношения Ф = , где V_m - амплитуда падения напряжения на участке сверхпроводящего провода длиной h; h - шаг твистирования; R_ш - максимальный радиус винтообразных токовых путей в проводах;
ρ - удельное сопротивление меди;
Z - параметр интегрирования, изменяющийся от 0 до 2R_ш.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---